物理實驗的學習步驟和方法

中學物理實驗是培養(yǎng)學生科學的觀察、實驗能力，科學的思維、分析和解決問題能力的主要課程之一。正向李政道先生所說的那樣：“教物理重要的是讓學生懂道理……”根據(jù)中學物理教學的目的和教學大綱的基本要求，在中學物理實驗的教學過程中應使學生在科學實驗的基本方法上有一個實在的感受，從而培養(yǎng)他們的探索精神和創(chuàng)造性，并受到科學方法的教育。1．實驗設計為使實驗達到預期的目的，必須明白為什么要做這個實驗，做這個實驗是要解決現(xiàn)實技術問題、知識問題，還是要探索一下教材中將要出現(xiàn)的物理現(xiàn)象等等。解決實際問題的是什么樣的，探索書中的知識問題時，應當明白是哪一個問題及什么現(xiàn)象。目的明確，是實驗成功的前題。設計實驗的基本方法歸納為下面幾種：（1）平衡法。用于設計測量儀器。用已知量去檢驗測量另一些物理量。例如天平、彈簧秤、溫度計、比重計等。（2）轉換法。借助于力、熱、光、電現(xiàn)象的相互轉換實行間接測量，例如打點計時器的設計，電磁儀表、光電管的設計等。（3）放大法。利用迭加，反射等原理將微小量放大為可測量，例如游標尺、螺旋測微器、庫侖扭秤、油膜法測分子直徑等。2．探索性實驗的選題學生探索性實驗，并不是去揭示尚未認識的物理規(guī)律。而是在經歷該實驗的全過程之后，對探索性實驗有一個實在的感受，掌握探索未知物理規(guī)律的基本方法。探索性實驗的選題應與學生的知識水平和學習任務相適應。
在選題方面應注意到以下幾點：（1）根據(jù)中學生學到的數(shù)學知識和在實驗時間上的限制，實驗結果的經驗公式以一次線性為宜。如：①線性關系：Y=a+bx②反比關系：Y=a+b/x③冪關系：Y=axb改直：logy=loga+blogx④指數(shù)關系： Y=aexp（bx）改直：Iny=Ina+bx以上各式中x為自變量，y為應變量，同時又是被測量，a、b為常數(shù)。（2）兩個被測量之間的變化特征具有較強的可觀察性。（3）經驗公式的理論分析不宜過于復雜。3．物理實驗的操作方法操作能力，主要是指基本儀器的使用和數(shù)據(jù)的讀出，儀器、設備的組裝或連接，故障的排除等三個方面。（1）基本儀器的作用。中學物理實驗涉及的基本測量儀器有：米尺、卡尺、螺旋測微器、天平、停表、彈簧秤、溫度計、氣壓計、安培計、伏特計、變阻箱、萬用表、示波器。使用基本測量儀器的規(guī)范要求是：①了解測量儀器的使用方法，明確測量范圍允許極限和精密程度；②對某些儀器如電表等，在使用前，必須調節(jié)零點，或記下零點誤差；③牢記使用規(guī)則和操作程序；④正確讀取數(shù)據(jù)。例如，彈簧秤的正確使用要求是：明確彈簧秤的測量范圍；測量前，記下零點誤差；使用彈簧秤時，施力的方向應與彈簧的軸線在同一直線上，不能使彈簧秤受力過久，以免引起彈性疲勞，損壞儀器；正確地觀察讀數(shù)，記取數(shù)據(jù)時，不僅要記錄最小刻度能指示出來的數(shù)，還應讀出一位估計數(shù)字，數(shù)據(jù)后面要寫明單位。
又如，安培計的正確使用要求是：明確量程；使用前，調節(jié)零點；正確連接應與待測電路串聯(lián)，并注意正、負極性；正確讀取數(shù)據(jù)，注明單位。（2）儀器、設備的組裝或連接。要進行一個物理實驗，總是需要先把各個儀器、部件、設備組裝起來，并要求裝配和連接必須正確無誤。具體要求是：布局要合理，要便于觀察和操作；連接要正確，簡單；實驗前要檢查，必要時進行預備性調節(jié)。例如，電路實驗，操作要求是：①按照實驗原理電路圖，安排好儀器、元件的布局，要便于連接，便于檢查，便于操作，便于讀取數(shù)據(jù)。②正確地連接電路。安培表、伏特表是否分別與待測電路串聯(lián)、并聯(lián)，正、負極性是否正確；滑線變阻器的接線是否合理；連接線路是否符合先支路、再并列、后干路、最后接電源的程序；電鍵是否能控制電路；接線是否簡捷、牢固。③實驗前應先檢查電路，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，并進行預備性調節(jié)。④嚴格按操作程序操作，例如，改變電阻器的阻值，是否由小到大，或由大到小，最后，正確讀取數(shù)據(jù)。
（3）故障的排除實驗中的故障排除，不單是一種操作能力，它涉及對實驗原理的掌握程度、分析問題處理問題的方法、對各部件工作情況的了解等，是一種綜合運用能力。實驗發(fā)生故障時，應根據(jù)各部件工作狀態(tài)及各部件聯(lián)結處的分析，可能產生故障的幾種因素，逐個檢查，以致最后排除故障�？傊�，培養(yǎng)實驗操作能力，是學習物理的必要基礎，它有利于對知識的理解，有利于自己創(chuàng)造條件探索問題，有利于學生智力的發(fā)展。在物理學習中，培養(yǎng)操作能力，應有計劃地、分階段地進行。第一，操作的認知階段要求對操作技能有初步的認識，在頭腦中形成操作的映象，要求按規(guī)定的程序，做一些目的單純的定向訓練；第二，操作的階調階段要求反復練習操作，提高操作的準確性、協(xié)調性。4．物理實驗中的觀察內容觀察是對事物和現(xiàn)象的仔細察看、了解。它是思維的知覺，智力活動的門戶和源泉。中學物理實驗中的觀察是一種有目的、有計劃而且比較持久的思維知覺，一般需要重點地觀察實驗的基本儀器、實驗的設備和裝置，實驗中的各種物理現(xiàn)象和數(shù)據(jù)、圖象、圖表，以及教師的規(guī)范化操作等等。
（1）觀察儀器的刻度。儀器刻度的觀察，主要是弄清刻度值的單位及其最小分度值，由此可確定測量值應估讀到哪一位。（2）觀察儀器的構造。主要是通過觀察，了解儀器的結構原理、每個部件的作用、測量范圍等等。例如，液體溫度計是利用液體熱脹冷縮的原理制成的。它們的底部都有一個玻璃泡，上部是一根頂端封閉、內徑細而均勻的玻璃管，在管和泡里有適量的某種液體，管上標有刻度，在溫度改變時，液體熱脹冷縮，管內液面位置就隨著改變，從液體達到的刻度就可讀出溫度值，溫度計由于用途不一，測量范圍也各不相同。例如，體溫計的測量范圍是35～42℃，一般實驗室的水銀溫度計其測量范圍是20～100℃。（3）觀察儀器的銘牌。通過對儀器銘牌的觀察可了解儀器的名稱、規(guī)格、使用方法和使用條件等等。例如，有的變阻器的銘牌上標有“滑動變阻器，1.5A50Ω的意思是滑動變阻器允許通入的最大電流是1.5A，最大阻值是50Ω。（4）觀察圖像、圖表、示意圖、實物圖。對圖像的觀察，主要是觀察它反映的是什么物理現(xiàn)象，物理量變化過程怎樣，物理量的變化遵循什么規(guī)律。對圖表的觀察，主要通過觀察了解圖表的意義、用途、應用條件以及所列物理量的單位。

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